CN105061670A - 一种密封补强用低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，该浸渗剂包含有单官能度丙烯酸酯单体、双官能度的丙烯酸酯单体、反应型乳化剂、无机刚性粒子、有机抗收缩剂、引发剂、阻聚剂在常温下均匀混合得到，浸渗剂外观为无色透明油状液体，比重为0.950-1.100kg/m³，凝胶时间为240s-360s，粘度：＜10.03mPa·s，固化后胶棒硬度：＞85Shore？A，固化前后体积收缩率：≤9.00％。该浸渗剂粘度低，毒性小，凝胶时间和固化后胶棒硬度能够满足工业生产需要，同时具有较低的体积收缩率，有能力高效封堵较大的微孔隙，一次性封堵微孔隙的效率较高，是一种较为理想的金属密封补强用浸渗剂。

Description

一种密封补强用低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂

技术领域

本发明涉及一种密封补强用低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂。

背景技术

在工业生产中，承压密封铸件占有比较重。金属铸件在铸造过程中，易产生内部疏松、气孔及夹杂等缺陷，造成品因泄漏、气密性不合使用要求而报废。据统计，铸件的废品率可高6～20％，而对一些承受气、液压力的铸件如气缸头和阀体等的废品率可达30％以上。这些缺陷一般不易察觉，往往机加工后经试压才能发现，从而造成人工、原材料、能源的严重浪费；无压力要求的产品在电镀、涂漆等表面处理时，因清洁剂、酸液等介质进入孔隙，导致内部腐蚀，缩短使用寿命，或因微孔的存在使电镀、喷漆等表面处理工艺出现气泡或凹凸不平现象，导致产品质量缺陷。目前为处理此类问题使用最普遍的技术就是浸渗处理，在一定条件下把浸渗剂渗透到铸件的微孔隙中，并通过加热、厌氧封闭等方式使浸渗剂在孔隙内聚合形成胶体，永久性地封住微孔，使零件能满足气密性等条件要求的工艺技术。

虽然可应用的浸渗剂有很多,但主要的只有水玻璃(硅酸钠)为代表的无机浸渗剂、不饱和聚酯代表的聚酯类有机浸渗剂和功能型丙烯酸酯为代表的丙烯酸酯型有机浸渗剂三大类。无机浸渗剂为最早使用的一类浸渗剂，有着材料来源广泛、成本低廉、耐热性强等优点，但其粘度高、浸润性差、浸渗合格率低下，目前基本已被淘汰；不饱和聚酯类浸渗剂由于粘度上的原因，需要加入稀释剂进行稀释，稀释剂中许多是毒性较大和挥发性较高的化合物，对环保与安全、浸渗成品率都带来不利的影响，因而正逐渐被丙烯酸酯型浸渗剂所取代。丙烯酸酯型浸渗剂从20世纪70年代就开始被较广泛应用，在机械工业的许多生产工艺中逐步取代了其他类型的浸渗剂，并成为当前真空浸渗剂中最受瞩目和最有应用前景的一类浸渗剂，其基本组成主要包括有功能型丙烯酸酯单体、引发剂和阻聚剂，并根据浸渗剂使用的工艺要求加入乳化剂、螯合剂、荧光剂等添加剂。

理想情况下浸渗剂在孔隙中固化后形成的胶柱应当与孔隙四壁紧密贴合，完全封堵住孔隙，但浸渗剂在固化前后会发生密度变化，造成体积收缩，一旦需要封堵的孔隙较大，渗入孔隙的浸渗剂在固化后形成的胶棒会在收缩后与孔隙壁之间产生间隙。这样的间隙会使铸件的气密性下降，无法改善点漏、线漏的状况，削弱浸渗工艺的效果，不能完全满足工业生产的需要；溶剂也易因毛细作用进入胶柱与孔隙壁的间隙中，相比于完全封堵时溶剂仅能从端面接触铸件壁，这一情况下的接触面积更大，更可能加速铸件内的小孔腐蚀，减少铸件使用寿命并埋下安全隐患。而经过低收缩改性的浸渗剂不仅可以有效地封堵较大的孔隙，还可以提高封堵孔隙的效率，改善工业生产效率，提高产品合格率。

无机刚性粒子降低收缩率的原理是其取代了部分树脂，由于这一部分无机刚性粒子不会收缩，必然有利于体系的体积收缩率下降；又由于无机物与有机物相容性有限，聚合物体系固化后在无机刚性粒子及聚合物两相界面处形成界面层，占据了一定的空间，从而有利于复合体系体积收缩率的降低。

有机抗收缩剂降低收缩率的原理是其为有一定聚合度的长链分子结构，聚合前后分子自由体积变化不大，同时在聚合物中起骨架结构作用，占据一定的分子链间空间，破坏分子链的紧密堆积模式，使分子链间间距增大，起到减小体积收缩率的作用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是制备一种低收缩利用的新型浸渗剂。由丙烯酸酯类单体、引发剂、阻聚剂、无机刚性粒子、有机抗收缩剂、反应型乳化剂配制而成，利用无机刚性粒子与有机抗收缩剂对固化前后体积收缩的抑制达到降低浸渗剂固化前后收缩率、提高浸渗密封合格率的目的。

本发明提供一种较理想的丙烯酸酯真空浸渗剂，按质量份数计，包括如下组分混合而成：

单官能度丙烯酸酯单体	55-85
		双官能度丙烯酸酯单体	15-35
反应型乳化剂	0.5-3
		无机刚性粒子	0.5-4
有机抗收缩剂	5-15
		引发剂	0.25-2
阻聚剂	0.05-1

本发明所述的丙烯酸酯单体包含单官能度丙烯酸酯单体和双官能度的丙烯酸酯单体，其中单官能度丙烯酸酯单体选自(甲基)丙烯酸的碳数10至18的烷基酯，如丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异癸酯、丙烯酸十八醇、甲基丙烯酸十八醇酯、丙烯酸十三醇酯、甲基丙烯酸十三醇酯。所述双官能度丙烯酸酯选自(甲基)丙烯酸多缩乙二醇酯、1,6己二醇二丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯中一种或几种。反应型乳化剂选自改性烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯。无机抗刚性粒子选自纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化镁以及其经过使用偶联剂进行的表面处理的商业衍生品。有机抗收缩剂选自聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯以及其经过甲基丙烯酸酯接枝改性的衍生品。引发剂是过氧化物或偶氮类引发剂，优选偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。阻聚剂为对苯二酚、苯醌、萘醌、蒽醌、2,6-二丁基对甲苯酚、苦味酸、4-甲氧基苯酚中一种。

本发明同时公开了一种上述丙烯酸酯真空浸渗剂的制备方法，其具体步骤如下：

(1)加入单官能度丙烯酸酯单体、双官能度丙烯酸酯单体、反应型乳化剂、无机刚性粒子、有机抗收缩剂、阻聚剂，搅拌速度300-600转/分钟，搅拌10-30分钟；静置2小时以上

(2)在使用前向(1)中的混合物中加入引发剂，搅拌速度600-800转/分钟，搅拌20-40分钟；静置10-60分钟。

有益效果：1.与目前市场上使用的不饱和聚酯类浸渗剂相比，本发明粘度低，可适合微小孔隙的浸渗，毒性低，不含易挥发物。

2.与目前市场上使用的常规型丙烯酸酯浸渗剂相比，本发明固化前后体积收缩率低，固化后胶体在孔隙中产生的间隙小，封堵微孔隙的效率较高，可以有效地封堵较大的孔隙，提高工业生产效率。

具体实施方式

下面就本发明举例说明，但不是对本发明的限制。

本发明的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，该浸渗剂由单官能度丙烯酸酯单体、双官能度的丙烯酸酯单体、反应型乳化剂、无机刚性粒子、有机抗收缩剂、引发剂、阻聚剂在常温下均匀混合得到，浸渗剂外观为无色透明油状液体，比重为0.950-1.100kg/m³，凝胶时间为240s-360s，粘度：＜10.03mPa·s，固化后胶棒硬度：＞85ShoreA，固化前后体积收缩率：≤9.00％。

实施例1

以一具有代表性的丙烯酸酯浸渗剂配方为例，其组成按重量份为甲基丙烯酸月桂酯69份，1,6己二醇二丙烯酸酯16份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8份，改性烷基酚聚氧乙烯醚12份、二甲基丙烯酸酯改性聚乙二醇(400)10份，硅烷偶联剂KH550改性纳米二氧化硅2份，偶氮二异丁腈2份，对苯二酚0.04份。其具体步骤如下：

(1)加入甲基丙烯酸月桂酯、1,6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、改性烷基酚聚氧乙烯醚、改性纳米二氧化硅、改性聚乙二醇、对苯二酚，搅拌速度300-600转/分钟，搅拌10-30分钟；

(2)加入偶氮二异丁腈，搅拌速度600-800转/分钟，搅拌20-40分钟；

(3)静置10-60分钟。

由实施例1所得到的丙烯酸酯浸渗剂物理性能如下表所示

项目	指数
		密度，kg/m3	1.073
粘度，mPa·s	9.75
		固化时间，s	231

固化30min后胶棒硬度，Shore A	94
		收缩率，％	7.18％

实施例2

以一具有代表性的丙烯酸酯浸渗剂配方为例，其组成按重量份为甲基丙烯酸异癸酯66份，一缩二乙二醇二甲基丙烯酸酯9份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯7份，脂肪酸聚氧乙烯酯2份、硅烷偶联剂KH550改性纳米二氧化硅2份、二甲基丙烯酸酯改性聚乙二醇(200)7份，偶氮二异丁腈3.5份，2,5-二叔丁基对苯二酚0.08份。其具体步骤如下：

(1)加入甲基丙烯酸异癸酯、一缩二丙烯酸酯乙二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、改性纳米二氧化硅、改性聚乙二醇、2,5-二叔丁基对苯二酚，搅拌速度300-600转/分钟，搅拌10-30分钟；

(2)加入偶氮二异丁腈，搅拌速度600-800转/分钟，搅拌20-40分钟；

(3)静置10-60分钟。

由实施例2所得到的丙烯酸酯浸渗剂物理性能如下表所示

项目	指数
		密度，kg/m3	1.028
粘度，mPa·s	9.50
		固化时间，s	209
固化30min后胶棒硬度，Shore A	95
		收缩率，％	5.57％

实施例3

以一具有代表性的丙烯酸酯浸渗剂配方为例，其组成按重量份为甲基丙烯酸十八醇酯64份，二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯6份，三甲基丙烯酸甘油酯8份，改性烷基酚聚氧乙烯醚2份，硅烷偶联剂KH550改性纳米二氧化硅3份，二甲基丙烯酸酯改性聚乙二醇(200)8份，偶氮二异丁腈2份，2,5-二叔丁基对苯二酚0.08份。其具体步骤如下：

(1)加入甲基丙烯酸十八醇酯，二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯，三甲基丙烯酸甘油酯，改性烷基酚聚氧乙烯醚，改性纳米二氧化硅，改性聚乙二醇，2,5-二叔丁基对苯二酚，搅拌速度300-600转/分钟，搅拌10-30分钟；

(2)加入偶氮二异丁腈，搅拌速度600-800转/分钟，搅拌20-40分钟；

(3)静置10-60分钟。

由实施例3所得到的丙烯酸酯浸渗剂物理性能如下表所示

项目	指数
		密度，kg/m3	1.096
粘度，mPa·s	8.43
		固化时间，s	243
固化30min后胶棒硬度，Shore A	92
		收缩率，％	3.91％

实施例4

以一具有代表性的丙烯酸酯浸渗剂配方为例，其组成按重量份为甲基丙烯酸环己酯60份，1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯8.5份，三甲基丙烯酸季戊四醇酯4.5份，改性烷基酚聚氧乙烯醚1.2份，硅烷偶联剂KH550改性纳米二氧化硅3份，二甲基丙烯酸酯改性聚乙二醇(600)3.5份，偶氮二异庚腈2.5份，对苯二酚0.05份。其具体步骤如下：

(1)加入甲基丙烯酸环己酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、改性烷基酚聚氧乙烯醚、改性聚乙二醇、对苯二酚，搅拌速度300-600转/分钟，搅拌10-30分钟；

(2)加入偶氮二异庚腈，搅拌速度600-800转/分钟，搅拌20-40分钟；

(3)静置10-60分钟。

由实施例4所得到的丙烯酸酯浸渗剂物理性能如下表所示

项目	指数
		密度，kg/m3	1.096
粘度，mPa·s	8.63
		固化时间，s	252
固化30min后胶棒硬度，Shore A	95
		收缩率，％	5.97％

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，其特征在于：该浸渗剂由单官能度丙烯酸酯单体、双官能度的丙烯酸酯单体、反应型乳化剂、无机刚性粒子、有机抗收缩剂、引发剂、阻聚剂在常温下均匀混合得到，其特征在于：其组成按质量份数计如下：

2.根据权利要求1所述的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，其特征在于：所述单官能度丙烯酸酯单体选自(甲基)丙烯酸的碳数10至18的烷基酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八醇酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，其特征在于：所述双官能度丙烯酸酯选自(甲基)丙烯酸多缩乙二醇酯、1,6己二醇二丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、2-甲基-1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯中一种或几种。

4.根据权利要求1所述的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，其特征在于：所述反应型乳化剂选自改性烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯。

5.根据权利要求1所述的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，其特征在于：所述有机抗收缩剂选自聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯以及其经过甲基丙烯酸酯接枝改性的衍生品。

6.根据权利要求1所述的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，其特征在于：所述无机刚性粒子选自纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化镁以及其经过使用偶联剂进行的表面处理的商业衍生品。

7.根据权利要求1所述的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂，其特征在于：所述引发剂是过氧化物或偶氮类引发剂，优选偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。

8.根据权利要求1所述的低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂的组成，其特征在于：所述阻聚剂为对苯二酚、苯醌、萘醌、蒽醌、2,6-二丁基对甲苯酚、苦味酸、4-甲氧基苯酚中一种。

9.一种权利要求1至8之一所述低收缩丙烯酸酯型真空浸渗剂的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：将单官能度丙烯酸酯单体、双官能度丙烯酸酯单体、反应型乳化剂、有机抗收缩剂、无机刚性粒子、引发剂、阻聚剂在室温下搅拌混合均匀，静置10-60分钟。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：

步骤一、加入单官能度丙烯酸酯单体、双官能度丙烯酸酯单体、反应型乳化剂、无机刚性粒子、有机抗收缩剂、阻聚剂，搅拌速度300-600转/分钟，搅拌10-30分钟；静置2小时以上；

步骤二、在使用前向步骤一中的混合物中加入引发剂，搅拌速度600-800转/分钟，搅拌20-40分钟；静置10-60分钟。